激光切割的优点和缺点

除非进行切割，否则材料无法改变其表面微观结构。激光切割是用于机械加工的最常用材料切割技术之一。它有助于根据设计和预期结果创建图案。这种方法需要在强激光束的作用下熔化、燃烧和汽化材料。虽然这种方法非常实用，但了解激光切割的诸多优点和缺点至关重要。

切割过程借助激光切割机完成。激光切割机使用精细的激光束聚焦于材料。然而，在开始切割之前，您必须根据您的设计或图案明确目标。过去，使用传统工艺切割某些硬质材料非常困难。然而，随着激光切割机的出现，切割过程变得更容易了。

在这里，我们将带您了解激光切割的所有知识。此外，我们还将讨论其工作原理以及激光切割的优缺点。

什么是激光切割？它是如何工作的？

如今，许多制造业都使用数控机床来加速生产流程。这些设备采用各种工艺，包括 激光切割服务. 所有计算机数控机床都是将数字化的图纸转换成计算机语言后，向机器发出指令。

这种语言为设备提供执行设计所需的指令。语言与机器之间的连接类似于将图片发送到打印机。激光切割机的工作原理也类似，它们可以快速完成设计。

激光切割产品的设计允许使用二维矢量文件来引导激光。它由一个激光谐振腔组成。该谐振腔包含玻璃纤维，或者在某些情况下包含晶体气体混合物。设计人员使用的材料切割工艺决定了谐振腔的组成。向混合物输入能量将启动切割过程。当混合物穿过各种透镜后，激光被聚焦。

 激光切割如何工作？

在深入探讨激光切割的优缺点之前，了解其工作原理至关重要。激光切割机的工作原理与数控机床类似，但激光器功率更高。激光器利用数控系统和光学元件引导材料或光束。该设备将切割材料，并使用给定的数控系统或G代码控制切割动作。

激光束聚焦后，材料会熔化、汽化并燃烧。此外，通过向材料吹气，可以获得高质量的边缘表面。激光束的形成是在密闭容器中，通过用灯或放电激活激光材料来实现的。

激光材料通过部分镜面进行内部反射后，被放大。该过程持续进行，直到以相干单色光的形式积累足够的能量。使用光纤或反射镜聚焦于工作区域可以提高光的强度。

激光束最薄边缘的直径小于0.32毫米。相比之下，切口宽度可能小至0.10毫米。但这取决于材料的厚度。如果激光切割机的切割不是从材料边缘开始，则可以使用穿孔工艺。

穿孔工艺利用高功率的激光在材料上打孔。例如，烧穿一块13毫米厚的不锈钢板需要5到15秒。

激光切割的主要优势

激光切割具有诸多优势。当您的材料、厚度和质量要求与该工艺相匹配时，这些优势便会显现出来。以下将逐一阐述每项优势背后的原因以及使其成立的条件。.

高精度窄切口

激光切割可以制造非常精确的轮廓。这是因为光束很窄，而且运动由数控机床控制。在实际生产车间，可达到的精度取决于机器等级和工件厚度，也取决于热性能。但通常来说，其精度足以减少后续对二维轮廓的加工。这种方法最适用于几何形状复杂、带有孔洞且边缘一致性要求高的零件。.

薄至中等厚度的高速

激光切割速度快，适用于薄型到中等厚度的材料。该工艺连续、非接触且高度自动化。由于“刀具”无需更换，因此通常能很好地切割复杂形状。这最适合嵌套板材的生产。在这种情况下，产量比深度三维特征更为重要。.

极佳的重复性

重复性是激光切割技术应用于生产的重要优势。一旦设定好参数，该工艺就能始终如一地生产出零件。这些参数包括材料、气体、聚焦和速度。这对于批量生产而言是最佳选择。在这些生产作业中，必须确保所有零件完全一致，无需频繁返工。.

非接触式切割

光束进行切割。这意味着没有旋转刀具产生的切削力，也没有刀具刃口磨损的问题。这对于具有精细特征或薄壁结构的零件尤为有利。这种方法最适合加工复杂轮廓的零件。如果采用机械切割，这些零件容易出现颤动、弯曲或毛刺。.

灵活的复杂性

激光切割机无需为新的轮廓更换新刀具。因此，复杂性主要体现在编程和稳定性方面。这使得复杂的二维轮廓加工并非必然更昂贵。这对于频繁的设计变更、原型制作和混合零件组合来说最为理想。.

材料利用

激光切割与排样软件配合使用效果极佳。它通常能提高板材利用率并减少废料。重复排样时，这种节省尤为明显。当材料成本占总成本的很大一部分时，这种优势也更加显著。因此，它最适合大批量板材加工和使用昂贵材料的项目。.

自动化潜力

激光切割能够自然地融入数控加工流程，并可与上下料系统无缝集成。即使不完全自动化，它通常也能减少人工操作，尤其与多步骤切割相比更是如此。对于注重可预测产量的生产单元而言，激光切割是最理想的选择。.

主要缺点和局限性

激光切割的缺点主要在于其工艺窗口。这些窗口包括厚度、温度、烟雾以及对设置的敏感性。了解这些限制有助于避免质量问题、安全隐患和成本超支。.

厚度与生产率限制

激光切割可以切割厚金属。但随着厚度的增加，生产效率和边缘质量通常会下降。实际的“最大厚度”并非一个固定的数值，它取决于激光功率、材料等级、气体以及质量要求。如果您的规格要求厚板切割边缘非常干净，那么您的操作范围可能很窄。.

热效应对边缘的影响

激光切割是一种热加工工艺，会产生热影响区 (HAZ)，也可能导致边缘氧化或变色，具体情况取决于所用气体和材料。当加工参数出现偏差时，熔渣、微毛刺和边缘锥度是常见的加工问题。如果下一步是焊接或涂层，边缘状况不仅影响外观，还会影响加工性能。.

反思/问题材料

有些材料加工难度较高，这可能是由于其反射率、导电性、涂层或表面不平整等原因造成的。即使某种材料“可切割”，也可能需要更严格的控制，包括聚焦、气体和穿孔策略。如果稳定性至关重要，则需要预留额外的开发时间。.

烟雾与安全要求

激光切割会产生烟雾和颗粒物。某些材料，例如某些塑料和涂层板材，会产生有害气体。安全的激光切割装置需要适当的抽气和过滤系统，并且对材料也有相应的规定。这些都不是可有可无的。忽略这些规定会迅速将原本良好的工艺变成车间安全隐患。.

前期成本和运营成本

工业激光切割机需要大量的初始投资。运行成本不仅仅是电力成本。辅助气体的使用、光学元件的维护以及耗材都会增加每个零件的成本。停机时间和操作人员的时间也会增加成本。如果避免购买设备，使用服务可能更划算。但是，对于厚板、严格的规格要求和难加工的材料，价格可能会迅速上涨。.

过程敏感性

激光切割并非总是“按下启动键即可离开”的工作。设置不当会导致烧焦、产生大量熔渣或边缘粗糙，还会造成切割缝隙不均匀。操作人员的技能在穿孔过程中至关重要。切割厚板或反光材料时，操作人员的技能也同样重要。.

何时激光切割才是正确的选择？

对于主要由二维通孔组成的零件，激光切割是理想之选。如果您优先考虑精度、速度和重复性，它也是最佳选择。请使用以下简要清单进行决策。.

• 您的零件是二维型材（板材/片材）或管材型材，不适用于深度三维加工。.
• 批次产品的边缘质量和尺寸一致性非常重要。.
• 你需要制作复杂的轮廓，但又不想使用特殊工具。.
• 材料优化和减少废料将对成本产生很大影响。.
• 您的材料和厚度符合您质量要求的稳定工艺窗口。.

如果多个选项都显示“否”，激光切割或许仍然可行，但您需要进行更多调整。此外，零件单价可能更高，或者边缘外观可能有所妥协。.

结论

从我们的角度来看 Yonglihao Machinery, 激光切割的优缺点取决于工艺参数的取舍。当材料、厚度和边缘要求在一个稳定的范围内时，激光切割能够提供高精度、高重复性和高速度，且所需工具较少。但如果超出这个范围，工艺成本就会增加，且加工效果不稳定。这种情况通常发生在加工厚板、难加工材料或烟雾控制不佳时。.

如果您正在寻找激光切割服务或规划自己的工作流程，请首先确定边界条件。然后，再优化速度和成本。这种顺序可以避免大多数问题。.

常问问题

激光切割总是最精确的选择吗？

不。激光切割虽然精度高，但最终精度取决于机器、厚度和热效应。它非常适合薄型材到中等厚度的型材。但对于较厚的板材和对边缘要求严格的情况，其适用范围会缩小。务必将“精度”与您的材料、厚度和检测方法联系起来。.

为什么厚度对切割质量的影响如此之大？

较厚的材料更难熔化，也更难通过切缝清理。随着厚度的增加，热流和气体清理变得更加敏感，这会增加熔渣和锥度产生的风险。这就是为什么在薄板上效果很好的设置，在厚板上却可能失效的原因。.

日常生产中最常见的缺点是什么？

最常见的生产问题是熔渣、边缘氧化和参数敏感性。这些问题通常可以追溯到气体设置、聚焦位置或材料表面状况。良好的工艺控制比单纯增加功率更能解决问题。.

我只切割金属，真的需要排烟设备吗？

是的。金属切割仍然会产生颗粒物和烟雾。某些涂层还会带来额外的危害。即使气体毒性不高，细小的颗粒物也会对健康构成威胁。它们也是清洁方面的问题。适当的通风和过滤可以保护人员、光学元件和设备正常运行时间。.

什么情况下激光切割服务比购买机器更具成本效益？

当您的工作量不稳定或工作内容差异很大时，使用服务通常更具成本效益。您可以按工作量付费，而无需购买设备。如果您的工作稳定、重复且工作量大，那么拥有机器可能更有意义。但这仅限于您能够配备人员并进行维护的前提下。.